CN116181346A - 一种隧道激光钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道激光钻孔装置，涉及隧道钻孔技术领域，其包括：用于对顶部孔进行激光定位的第一定位装置、用于对侧壁孔进行激光定位的第二定位装置、辅助臂钻孔装置、用于进行回转和升降运动的作业平台以及控制装置，辅助臂钻孔装置用于对顶部孔和侧壁孔进行钻孔操作，第一定位装置、第二定位装置、辅助臂钻孔装置以及作业平台均与控制装置连接。本装置可实现钻孔的快速准确定位和钻取操作，也有利于降低操作人员的劳动强度。

Description

一种隧道激光钻孔装置

技术领域

本发明涉及隧道钻孔技术领域，更具体地说，涉及一种隧道激光钻孔装置。

背景技术

现有技术中，隧道钻孔基本采用人工定位、人工钻孔的方式，且传统的钻孔装置难以实现自动定位孔，不利于提高钻孔效率，减轻工作量。采用人工测量的方式进行孔的定位操作，导致操作人员的工作强度和难度较大，特别是隧道顶部的孔，需要利用高空作业车进行孔的定位操作，且钻孔时需要的人工和设备较多。

综上所述，如何提高钻孔效率和降低钻孔劳动强度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道激光钻孔装置，可有效提高钻孔效率和降低钻孔劳动强度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道激光钻孔装置，包括：用于对顶部孔进行激光定位的第一定位装置、用于对侧壁孔进行激光定位的第二定位装置、辅助臂钻孔装置、用于进行回转和升降运动的作业平台以及控制装置，所述辅助臂钻孔装置用于对所述顶部孔和所述侧壁孔进行钻孔操作，所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述辅助臂钻孔装置以及所述作业平台均与所述控制装置连接。

优选的，所述辅助臂钻孔装置包括立柱、水平设于所述立柱一侧的第一节臂、用于对所述侧壁孔进行钻孔操作的侧部钻孔装置、平衡器、与所述第一节臂垂直分布的第二节臂以及用于对所述顶部孔进行钻孔操作的顶部钻孔装置，所述侧部钻孔装置通过所述平衡器悬挂在所述第二节臂上。

优选的，所述侧部钻孔装置包括电锤装置和用于吸收钻孔时产生的灰尘的吸尘装置。

优选的，所述顶部钻孔装置包括进给油缸、把手、导轮架、竖直分布的导槽以及电锤吸尘装置，所述电锤吸尘装置通过所述导轮架滑动悬挂在所述第二节臂上，所述进给油缸用于驱动所述电锤吸尘装置沿所述导槽滑动。

优选的，所述立柱包括至少两节伸缩臂和至少一个伸缩油缸，所述伸缩油缸设于相邻的两个所述伸缩臂之间。

优选的，还包括底座、导轨、用于支撑所述第一定位装置和所述第二定位装置的支撑底板、用于驱动所述支撑底板沿所述导轨移动的驱动油缸。

优选的，所述支撑底板与所述第一定位装置之间、所述支撑底板与所述第二定位装置之间均设有两个调平油缸和一个球铰，所述球铰位于两个所述调平油缸之间。

优选的，所述第一定位装置包括水平分布的第一安装座、设于所述第一安装座上的第一导轨、第一激光仪、设于所述第一导轨一侧的第一齿条、第一减速机以及第一伺服电机，所述第一激光仪和所述第一减速机通过第一滑块滑动设于所述第一导轨上，所述第一减速机的一端和所述第一齿条啮合、另一端和所述第一伺服电机的传动轴连接。

优选的，所述第二定位装置包括竖直分布的第二安装座、升降油缸、第二导轨、设于所述第二导轨上的安装底板、设于所述安装底板上第三导轨、设于所述第三导轨一侧的第二齿条、第二激光仪、第二减速机以及第二伺服电机，所述第二激光仪和所述第二减速机通过第二滑块滑动设于所述第三导轨上，所述第二减速机的一端和所述第二齿条啮合、另一端和所述第二伺服电机的传动轴连接。

优选的，所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述辅助臂钻孔装置以及所述作业平台均设于平板车上。

在使用本发明所提供的隧道激光钻孔装置时，当需要对侧壁孔进行钻孔操作时，可以利用第二定位装置对侧壁孔进行激光定位，而后，控制装置作业平台进行旋转或升降运动，以使操作人员移动至侧壁孔位置，最后，操作人员控制辅助臂钻孔装置对已定位的侧壁孔进行钻孔操作。当需要对顶部孔进行钻孔操作时，可以利用第一定位装置对顶部孔进行激光定位，而后，控制装置作业平台进行旋转或升降运动，以使操作人员移动至顶部孔位置，最后，操作人员控制辅助臂钻孔装置对已定位的顶部孔进行钻孔操作。因此，本装置可实现钻孔的快速准确定位和钻取操作，也有利于降低操作人员的劳动强度。

综上所述，本发明所提供的隧道激光钻孔装置，可有效提高钻孔效率和降低钻孔劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的隧道激光钻孔装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为辅助臂钻孔装置的结构示意图；

图4为顶部钻孔装置的结构示意图；

图5为第一定位装置和第二定位装置的装配示意图；

图6为第二定位装置的结构示意图；

图7为第一定位装置的结构示意图。

图1-图7中：

l为作业平台、2为第二定位装置、21为第二安装座、22为升降油缸、23为第二导轨、24为第二齿条、25为第二激光仪、26为第二减速机、27为第二伺服电机、28第三导轨、29安装底板、3为辅助臂钻孔装置、31为立柱、32为第一节臂、33为侧壁钻孔装置、34为平衡器、35为第二节臂、36为顶部钻孔装置、361为进给油缸、362为把手、363为导轮架、364为导槽、365为电锤吸尘装置、4为第二定位装置、41为第一安装座、42为第一导轨、43为第一激光仪、44为第一齿条、45为第一减速机、46为第一伺服电机、5为底座、6为导轨、7为支撑底板、8为驱动油缸、9为球铰、10为调平油缸、11为平板车。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种隧道激光钻孔装置，可有效提高钻孔效率和降低钻孔劳动强度。

请参考图1至图7，其中，图1为本发明所提供的隧道激光钻孔装置的结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为辅助臂钻孔装置的结构示意图；

图4为顶部钻孔装置的结构示意图；图5为第一定位装置和第二定位装置的装配示意图；图6为第二定位装置的结构示意图；图7为第一定位装置的结构示意图。

本具体实施例提供了一种隧道激光钻孔装置，包括：用于对顶部孔进行激光定位的第一定位装置4、用于对侧壁孔进行激光定位的第二定位装置2、辅助臂钻孔装置3、用于进行回转和升降运动的作业平台1以及控制装置，辅助臂钻孔装置3用于对顶部孔和侧壁孔进行钻孔操作，第一定位装置4、第二定位装置2、辅助臂钻孔装置3以及作业平台1均与控制装置连接。

需要说明的是，首先通过激光发射装置进行钻孔的定位，而后，施工人员站在作业平台1上进行钻孔操作，可实现自动定孔操作、提高钻孔速度、辅助人工钻孔、减轻操作人员的劳动强度、并改善施工环境。可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对第一定位装置4、第二定位装置2、辅助臂钻孔装置3、作业平台1以及控制装置的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

在使用本发明所提供的隧道激光钻孔装置时，当需要对侧壁孔进行钻孔操作时，可以利用第二定位装置2对侧壁孔进行激光定位，而后，控制装置作业平台1进行旋转或升降运动，以使操作人员移动至侧壁孔位置，最后，操作人员控制辅助臂钻孔装置3对已定位的侧壁孔进行钻孔操作。当需要对顶部孔进行钻孔操作时，可以利用第一定位装置4对顶部孔进行激光定位，而后，控制装置作业平台1进行旋转或升降运动，以使操作人员移动至顶部孔位置，最后，操作人员控制辅助臂钻孔装置3对已定位的顶部孔进行钻孔操作。因此，本装置可实现钻孔的快速准确定位和钻取操作，也有利于降低操作人员的劳动强度。

综上所述，本发明所提供的隧道激光钻孔装置，可有效提高钻孔效率和降低钻孔劳动强度。

在上述实施例的基础上，优选的，辅助臂钻孔装置3包括立柱31、水平设于立柱31一侧的第一节臂32、用于对侧壁孔进行钻孔操作的侧部钻孔装置33、平衡器34、与第一节臂32垂直分布的第二节臂35以及用于对顶部孔进行钻孔操作的顶部钻孔装置36，侧部钻孔装置33通过平衡器34悬挂在第二节臂35上。

需要说明的是，在利用本装置进行隧道钻孔时，可以将辅助臂钻孔装置3安装在平板车11上，操作人员则站在作业平台1上。当需要钻取侧壁孔时，摆动第一节臂32、第二节臂35及平衡器34上连接的侧部钻孔装置33，人工操作侧部钻孔装置33进行钻孔。当需要钻取顶部孔时，摆动第一节臂32、第二节臂35及顶部钻孔装置36，人工操作顶部钻孔装置36进行钻孔。

优选的，侧部钻孔装置33包括电锤装置和用于吸收钻孔时产生的灰尘的吸尘装置。吸尘装置包括吸尘罩，吸尘罩可贴合在钻孔作业面上，并围设在待钻孔的周围，当电锤装置的钻杆进行钻孔时，此过程产生的灰尘可通过吸尘罩吸入吸尘装置内，进而改善钻孔作业环境。

优选的，顶部钻孔装置36包括进给油缸361、把手362、导轮架363、竖直分布的导槽364以及电锤吸尘装置365，电锤吸尘装置365通过导轮架363滑动悬挂在第二节臂35上，进给油缸361用于驱动电锤吸尘装置365沿导槽364滑动。

需要说明的是，导轮架363可在第二节臂35上自由移动，平衡器34可实现下部的侧部钻孔装置33处于无重力状态，仅需极小的外力即可使侧部钻孔装置33位移变化，实现精准定位。当需要进行顶部孔钻取操作时，可以摆动第一节臂32、第二节臂35及顶部钻孔装置36，使电锤吸尘装置365对准顶部钻孔的位置，控制电锤吸尘装置365及进给油缸361进行钻孔操作。顶部钻孔装置36通过导轮架363可在第二节臂35上自由移动，操作人员握住把手362控制电锤吸尘装置365围绕球铰9旋转实现精准定位。

优选的，立柱31包括至少两节伸缩臂和至少一个伸缩油缸，伸缩油缸设于相邻的两个伸缩臂之间。例如，立柱31可以由三节伸缩臂组成，通过两个伸缩油缸进行伸缩，并且，第一节臂32与立柱31可以采用铰耳的形式进行安装，以使第一节臂32可绕着铰耳进行±90°的摆动。并且，第一节臂32和第二节臂35也可以采用铰耳的形式进行安装。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括底座5、导轨6、用于支撑第一定位装置4和第二定位装置2的支撑底板7、用于驱动支撑底板7沿导轨6移动的驱动油缸8。因此，通过控制驱动油缸8运行，可使支撑底板7沿着导轨6前后移动，以实现第一定位装置4和第二定位装置2的前后移动调节。

优选的，支撑底板7和第一定位装置4之间、支撑底板7和第二定位装置2之间均设有两个调平油缸10和一个球铰9，球铰9位于两个调平油缸10之间。

需要说明的是，两个调平油缸10和一个球铰9可组成调平装置，调平装置用于实现第一定位装置4和第二定位装置2的位置调节，并且，第一定位装置4和第二定位装置2的调平底座5相同，调平油缸10可采用伺服油缸，以确保调平操作的精度高。

优选的，第一定位装置4包括水平分布的第一安装座41、设于第一安装座41上的第一导轨42、第一激光仪43、设于第一导轨42一侧的第一齿条44、第一减速机45以及第一伺服电机46，第一激光仪43和第一减速机45通过第一滑块滑动设于第一导轨42上，第一减速机45的一端和第一齿条44啮合、另一端和第一伺服电机46的传动轴连接。例如，可以将2个第一激光仪43安装在第一安装座41上，结构如图7所示。

因此，第一激光仪43通过第一伺服电机46驱动第一减速机45沿第一齿条44、第一导轨42往返运动，第一激光仪43向顶部发射激光，实现顶部钻孔的定位操作，且第一伺服电机46可以实现第一激光仪43位置的精调，并且，可以通过触摸屏手动设定相对位置。

优选的，第二定位装置2包括竖直分布的第二安装座21、升降油缸22、第二导轨23、设于第二导轨23上的安装底板29、设于安装底板29上的第三导轨28、设于第三导轨28一侧的第二齿条24、第二激光仪25、第二减速机26以及第二伺服电机27，第二激光仪25和第二减速机26通过第二滑块滑动设于第三导轨28上，第二减速机26的一端和第二齿条24啮合、另一端和第二伺服电机27的传动轴连接。例如，可以将四个第二激光仪25安装在第二安装座21上，结构如图6所示。并且，可以通过触摸屏手动设定相对位置。也即可以点动控制升降油缸22调整四个第二激光仪25的整体高度。

因此，升降油缸22可以推动第二激光仪25沿第二导轨23上下移动，第二激光仪25通过第二伺服电机27驱动第二减速机26沿第二齿条24、第三导轨28上下移动，调整第二激光仪25的位置，第二激光仪25往隧道侧壁发射激光，从而定位侧壁钻孔位置。

优选的，第一定位装置4、第二定位装置2、辅助臂钻孔装置3以及作业平台1均设于平板车11上。也即可以在传统钻孔装置上增加激光定位装置，且该激光定位装置可集成在平板车11等平台上，实现自动定位钻孔位置、提高钻孔速度、辅助人工钻孔、减轻工人的劳动强度以及改善施工环境的目的。并且，本装置的整体结构合理、稳定可靠，能够满足隧道自动定位钻孔的需求，可满足大部分轨道工程机械的使用。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一定位装置4和第二定位装置2、第一导轨42和第二导轨23以及第三导轨28、第一安装座41和第二安装座21、第一激光仪43和第二激光仪25、第一减速机45和第二减速机26、第一伺服电机46和第二伺服电机27，其中，第一和第二以及第三只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

另外，还需要说明的是，本申请的“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的隧道激光钻孔装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隧道激光钻孔装置，其特征在于，包括：用于对顶部孔进行激光定位的第一定位装置(4)、用于对侧壁孔进行激光定位的第二定位装置(2)、辅助臂钻孔装置(3)、用于进行回转和升降运动的作业平台(1)以及控制装置，所述辅助臂钻孔装置(3)用于对所述顶部孔和所述侧壁孔进行钻孔操作，所述第一定位装置(4)、所述第二定位装置(2)、所述辅助臂钻孔装置(3)以及所述作业平台(1)均与所述控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述辅助臂钻孔装置(3)包括立柱(31)、水平设于所述立柱(31)一侧的第一节臂(32)、用于对所述侧壁孔进行钻孔操作的侧部钻孔装置(33)、平衡器(34)、与所述第一节臂(32)垂直分布的第二节臂(35)以及用于对所述顶部孔进行钻孔操作的顶部钻孔装置(36)，所述侧部钻孔装置(33)通过所述平衡器(34)悬挂在所述第二节臂(35)上。

3.根据权利要求2所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述侧部钻孔装置(33)包括电锤装置和用于吸收钻孔时产生的灰尘的吸尘装置。

4.根据权利要求2所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述顶部钻孔装置(36)包括进给油缸(361)、把手(362)、导轮架(363)、竖直分布的导槽(364)以及电锤吸尘装置(365)，所述电锤吸尘装置(365)通过所述导轮架(363)滑动悬挂在所述第二节臂(35)上，所述进给油缸(361)用于驱动所述电锤吸尘装置(365)沿所述导槽(364)滑动。

5.根据权利要求2所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述立柱(31)包括至少两节伸缩臂和至少一个伸缩油缸，所述伸缩油缸设于相邻的两个所述伸缩臂之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，还包括底座(5)、导轨(6)、用于支撑所述第一定位装置(4)和所述第二定位装置(2)的支撑底板(7)、用于驱动所述支撑底板(7)沿所述导轨(6)移动的驱动油缸(8)。

7.根据权利要求6所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述支撑底板(7)与所述第一定位装置(4)之间、所述支撑底板(7)与所述第二定位装置(2)之间均设有两个调平油缸(10)和一个球铰(9)，所述球铰(9)位于两个所述调平油缸(10)之间。

8.根据权利要求1至5任一项所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述第一定位装置(4)包括水平分布的第一安装座(41)、设于所述第一安装座(41)上的第一导轨(42)、第一激光仪(43)、设于所述第一导轨(42)一侧的第一齿条(44)、第一减速机(45)以及第一伺服电机(46)，所述第一激光仪(43)和所述第一减速机(45)通过第一滑块滑动设于所述第一导轨(42)上，所述第一减速机(45)的一端和所述第一齿条(44)啮合、另一端和所述第一伺服电机(46)的传动轴连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述第二定位装置(2)包括竖直分布的第二安装座(21)、升降油缸(22)、第二导轨(23)、设于所述第二导轨(23)上的安装底板(29)、设于所述安装底板(29)上第三导轨(28)、设于所述第三导轨(28)一侧的第二齿条(24)、第二激光仪(25)、第二减速机(26)以及第二伺服电机(27)，所述第二激光仪(25)和所述第二减速机(26)通过第二滑块滑动设于所述第三导轨(28)上，所述第二减速机(26)的一端和所述第二齿条(24)啮合、另一端和所述第二伺服电机(27)的传动轴连接。

10.根据权利要求1至5任一项所述的隧道激光钻孔装置，其特征在于，所述第一定位装置(4)、所述第二定位装置(2)、所述辅助臂钻孔装置(3)以及所述作业平台(1)均设于平板车(11)上。

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